尺寸自适应钻台抓管机械手制造技术

本发明专利技术提供一种尺寸自适应钻台抓管机械手，底座内部设有复合轮系减速器，复合轮系减速器驱动两个旋向相反的输出外轴和输出内轴，底座两侧设有夹持机构，单侧夹持机构中部通过连杆与顶盖铰接，两侧的夹持机构尾端的连杆分别与两个旋向相反的输出外轴和输出内轴连接，两个连杆和夹持机构与底座构成平行四边形机构。可以运用于钻台自动排管系统中的抓管机械手，实现自适应抓取不同管径的管柱。系统动力通过输入轴被传动到复合轮系减速器，在复合轮系减速器中摆线针轮减速机构和谐波齿轮减速机构的作用下，动力分别从两个同轴的输出轴输出，且两输出轴的转动方向相反。夹持机构中有两根手指的末端分别与两输出轴相连实现手指的开合。的开合。的开合。

【技术实现步骤摘要】
尺寸自适应钻台抓管机械手


[0001]本专利技术涉及抓管机械手领域，尤其是涉及一种尺寸自适应钻台抓管机械手。

技术介绍

[0002]石油钻井过程中，起钻、下钻及钻具的排放是一个人工动作单一且重复性较高的生产活动。随着自动化钻机技术的发展，机械臂也成为了自动化排管装置的一个重要组成部分，它不仅能在降低石油工人工作强度的同时大大提高生产效率，而且还可以降低因人工操作失误带来的事故风险率。机械手作为机械臂的重要组成部分，可以辅助机械臂完成对目标物体的一系列如拾取、搬运、翻转、挤压等操作。国内现有的钻台机械手主要以环持为主，手指开合度小，当更换的管柱管径相差较大时，则需要更换机械手，严重影响了自动排管效率。
[0003]中国专利CN110485949A
ꢀ“
一种抓管机械”，包括机械手、大支架、翻转液压缸、滑轨，所述机械手设置在大支架两端；所述大支架通过铰接座安装在滑轨背面上，翻转液压缸一端固定在滑轨背面，另一端与大支架连接，在翻转液压缸驱动下，大支架连同机械手可实现翻转摆动。采用液压驱动，在户外局限性较高，且没有电机和齿轮的控制精度高。
[0004]中国专利CN112276987A“一种修井作业抓管机械手及使用方法
”ꢀ
油缸安装到固定架上，固定架连接到安装板和连接板上；所述油缸推动活塞杆进行往复移动，活塞杆连接到横架上，活塞杆上套有弹性元件，弹性元件分别与横架和固定架接触；中部夹紧筒通过第一转轴连接到支撑架上，支撑架通过螺栓安装到安装板和连接板上，通过两个夹紧筒与中部夹紧筒共同夹紧目标体。液压缸的驱动方式很难控制伸缩杆的行程，不能达到尺寸自适应抓管的方式。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种尺寸自适应钻台抓管机械手，解决现有的钻台机械手主要以环持为主，手指开合度小，当更换的管柱管径相差较大时，则需要更换机械手，严重影响了自动排管效率的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种尺寸自适应钻台抓管机械手，包括底座，底座内部设有复合轮系减速器，复合轮系减速器驱动两个旋向相反的输出外轴和输出内轴，底座上方与顶盖连接，底座两侧设有夹持机构，单侧夹持机构中部通过连杆与顶盖铰接，两侧的夹持机构尾端的连杆分别与两个旋向相反的输出外轴和输出内轴连接，两个连杆和夹持机构与底座构成平行四边形机构。
[0007]优选方案中，夹持机构包括右夹持机构和左夹持机构，右夹持机构和左夹持机构对称设置，右夹持机构包括对称设置的右侧上方手指和右侧下方手指，右侧上方手指和右侧下方手指一端通过右侧滚轮轴连接，右侧滚轮轴上设有多个滚轮。
[0008]优选方案中，右侧上方手指一端铰接有右侧上方前部连杆和右侧上方尾部连杆，右侧上方前部连杆与顶盖转动连接，右侧上方尾部连杆与底座内部复合轮系减速器的输出
外轴或者输出内轴固定连接，左夹持机构的左侧上方尾部连杆与底座内部复合轮系减速器的输出外轴或者输出内轴固定连接。
[0009]优选方案中，右侧下方手指上铰接有右侧下方尾部连杆和右侧下方前部连杆，右侧下方尾部连杆和右侧下方前部连杆端部分别与底座转动连接。
[0010]优选方案中，底座内部的复合轮系减速器包括行星齿轮传动机构，摆线针轮行星减速机构，谐波齿轮减速机构，行星齿轮传动机构一侧与输入轴连接，行星齿轮传动机构另一侧分别与摆线针轮行星减速机构和谐波齿轮减速机构连接，摆线针轮行星减速机构和谐波齿轮减速机构又分别驱动旋向相反的输出内轴和输出外轴转动。
[0011]优选方案中，行星齿轮传动机构包括轮系保护壳，轮系保护壳内部设有行星齿轮系，输入轴端部穿过轮系保护壳且端部设有中心太阳轮，行星齿轮系包括多个一级行星轮组，中心太阳轮与多个一级行星轮组啮合，一级行星轮组通过传动轴组与传动轴支架转动连接。
[0012]优选方案中，摆线针轮行星减速器包括摆线针轮行星减速器太阳轮，摆线针轮行星减速器太阳轮一端与轮系保护壳连接，传动轴支架与摆线针轮行星减速器太阳轮转动连接，摆线针轮行星减速器太阳轮内部设有至少两个摆线行星轮组成的摆线行星轮组，两个摆线行星轮之间通过至少三组双偏心套组连接，双偏心套组与传动轴组连接，传动轴组尾端穿过孔销输出机构与谐波齿轮减速器连接，摆线针轮行星减速器太阳轮内壁周圈均匀设有多个圆柱销，圆柱销外部套设有第一套筒，摆线行星轮组外缘齿与摆线针轮行星减速器太阳轮内缘的圆柱销相啮合；摆线行星轮组上还设有多个偏心的销孔，孔销输出机构一侧穿过摆线行星轮组的销孔，孔销输出机构与摆线行星轮组之间设有第二套筒，摆线行星轮组转动时带动孔销输出机构随其同向转动；孔销输出机构另一侧与输出内轴连接，孔销输出机构另一侧还与摆线针轮行星减速器太阳轮转动连接。
[0013]优选方案中，双偏心套组两个偏心轮互相错开180
°
；摆线针轮行星减速器太阳轮与谐波齿轮减速器的刚轮连接，刚轮与摆线针轮行星减速器太阳轮之间设有凸台，孔销输出机构的圆形盘体抵靠在钢轮的凸台上，孔销输出机构与摆线针轮行星减速器太阳轮之间设有多个第一球形滚子；摆线针轮行星减速器太阳轮与轮系保护壳之间设有凸台，传动轴支架抵靠在轮系保护壳的凸台上，传动轴支架与摆线针轮行星减速器太阳轮之间设有多个第二球形滚子；摆线行星轮组与传动轴支架或/和之间孔销输出机构还设有隔板组，隔板组设在传动轴组上。
[0014]优选方案中，谐波齿轮减速器设在圆形盘体右侧，谐波齿轮减速器的波形发生器与输出内轴之间设有第四轴承，波形发生器内部设有多个二级行星轮组，多个二级行星轮组与多个传动轴组末端转动连接，多个二级行星轮组与波形发生器内壁的轮齿啮合；波形发生器外缘装配有至少两个圆柱滚子组成的圆柱滚子组，波形发生器外部套设有柔轮，柔轮一侧通过第三轴承与输出内轴转动连接并与输出外轴固定连接，输出外轴通过第二轴承和第二密封圈与刚轮之间进行转动连接；柔轮另一侧内缘与安装在波形发生器上的圆柱滚子组相配合，柔轮外缘与刚轮在
圆柱滚子经过处发生啮合。
[0015]优选方案中，孔销输出机构与传动轴组之间设有第二轴承组；传动轴支架与传动轴组之间设有第一轴承组；轮系保护壳外侧与左端盖连接，输入轴与轮系保护壳和左端盖之间设有第一轴承，第一轴承一侧还设有第一密封圈，第一密封圈设在左端盖上。
[0016]本专利技术提供了一种尺寸自适应钻台抓管机械手，输入轴转动，动力经行星齿轮系输送到三根传动轴上，三根传动轴的转速相同；三组双偏心套在传动轴的驱动下带动两个摆线行星轮旋转，摆线行星轮外齿与太阳轮上的针轮啮合，使得摆线针轮带动三根传动轴及其前端的一级行星轮绕中心太阳轮产生与太阳轮转动方向相同的公转；孔销输出机构在两个摆线行星轮的带动下驱动输出内轴发生旋转将动力输出，输出内轴的转动方向和输入轴的转动方向相同；输出内轴通过连杆带动右侧上方手指及下方手指完成开合运动；传动轴组在驱动双偏心套组的同时，也带动其末端的二级行星轮发生自传；二级行星轮与波形发生器内壁齿轮啮合，从而带动波形发生器旋转并且它的转动方向与输入轴的转动方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尺寸自适应钻台抓管机械手，其特征是：包括底座（1），底座（1）内部设有复合轮系减速器（4），复合轮系减速器（4）驱动两个旋向相反的输出外轴（412）和输出内轴（414），底座（1）上方与顶盖（2）连接，底座（1）两侧设有夹持机构，单侧夹持机构中部通过连杆与顶盖（2）铰接，两侧的夹持机构尾端的连杆分别与两个旋向相反的输出外轴（412）和输出内轴（414）连接，两个连杆和夹持机构与底座（1）构成平行四边形机构。2.根据权利要求1所述的一种尺寸自适应钻台抓管机械手，其特征是：夹持机构包括右夹持机构（3a）和左夹持机构（3b），右夹持机构（3a）和左夹持机构（3b）对称设置，右夹持机构（3a）包括对称设置的右侧上方手指（301a）和右侧下方手指（302a），右侧上方手指（301a）和右侧下方手指（302a）一端通过右侧滚轮轴（308a）连接，右侧滚轮轴（308a）上设有多个滚轮（305a）。3.根据权利要求2所述的一种尺寸自适应钻台抓管机械手，其特征是：右侧上方手指（301a）另一端铰接有右侧上方前部连杆（304a）和右侧上方尾部连杆（303a），右侧上方前部连杆（304a）与顶盖（2）转动连接，右侧上方尾部连杆（303a）与底座（1）内部复合轮系减速器（4）的输出外轴（412）或者输出内轴（414）固定连接，左夹持机构（3b）的左侧上方尾部连杆（303b）与底座（1）内部复合轮系减速器（4）的输出外轴（412）或者输出内轴（414）固定连接。4.根据权利要求2所述的一种尺寸自适应钻台抓管机械手，其特征是：右侧下方手指（302a）上铰接有右侧下方尾部连杆（306a）和右侧下方前部连杆（307a），右侧下方尾部连杆（306a）和右侧下方前部连杆（307a）端部分别与底座（1）转动连接。5.根据权利要求1所述的一种尺寸自适应钻台抓管机械手，其特征是：底座（1）内部的复合轮系减速器（4）包括行星齿轮传动机构，摆线针轮行星减速机构，谐波齿轮减速机构，行星齿轮传动机构一侧与输入轴（401）连接，行星齿轮传动机构另一侧通过摆线针轮行星减速机构与谐波齿轮减速机构连接，谐波齿轮减速机构驱动旋向相反的输出外轴（412）和输出内轴（414）转动。6.根据权利要求5所述的一种尺寸自适应钻台抓管机械手，其特征是：行星齿轮传动机构包括轮系保护壳（405），轮系保护壳（405）内部设有行星齿轮系（406），输入轴（401）端部穿过轮系保护壳（405）且端部设有中心太阳轮（461），行星齿轮系（406）包括多个一级行星轮组（462），中心太阳轮（461）与多个一级行星轮组（462）啮合，一级行星轮组（462）通过传动轴组（411）与传动轴支架（407）转动连接，传动轴组（411）与摆线针轮行星减速器（408）连接。7.根据权利要求6所述的一种尺寸自适应钻台抓管机械手，其特征是：摆线针轮行星减速器（408）包括摆线针轮行星减速器太阳轮（486），摆线针轮行星减速器太阳轮（486）一端与轮系保护壳（405）连接，传动轴支架（407）与摆线针轮行星减速器太阳轮（486）转动连接，摆线针轮行星减速器太阳轮（486）内部设有至少两个摆线行星轮组成的摆线行星轮组（481），两个摆线行星轮之间通过至少三组双偏心套组（482）连接，双偏心套组（482）与传动轴组（411）连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈克应，左远涛，周四龙，宋一，丁国栋，邹康，罗天保，夏颖韬，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：